携帯電話での受話、番号のダイヤル、音声の聞き取りなど、通常のアクションの背後には、非常に多くの技術的な詳細、基本的な発見、技術的な変化があり、説明をいくつかの段階に分けてそれぞれを検討する必要があります。
それはすべて単純に始まりました 。
遠距離で通信しようとするときに最初に頭に浮かぶのは、たとえば上図のようにスピーカーを使用し、レシーバーの感度を使用して、音源の音量を上げることです。
ただし、部屋間で音を伝達する必要がある場合、ホーンは役に立たなくなり、探究心のあるエンジニアは、メッセージをある地点から別の地点に送信できる「エアダクト」のオプションを開発しました。
たとえば、まだ大型船で見られるインターホン：
これらすべてのトリックにより、音声振動（実際に私たちのスピーチに含まれる）を、意図した自然よりもわずかに長い距離に伝達することができます。 しかし、障害物を介してほぼ無制限の距離で音声伝送を確保する必要があります！
したがって、アイデアは元の音波を送信するのではなく、別の伝送媒体への中間変換を行うように見えます。これにより、データを失うことなく必要な情報が保存され、受信側で復元できます。 中間媒体として、さまざまな材料または物理現象を使用できます。
幼少期には、おそらく、多くの人が即興の手段、たとえば一対の箱と普通の糸から「電話」の製造に従事していました。
ソリューションのシンプルさにもかかわらず、1つのボックスからの音は、スレッドの弾性振動を介して、2番目のボックスに完全に伝達され、そこではっきりと聞こえます。 ただし、このソリューションのマイナス面ははるかに優れています。ボックスからスレッドに沿って弾性振動を伝達するには、スレッドを引っ張って、何にも触れないようにする必要があります。 このような弾性振動を使用して音声を送信できる最大距離は数十メートルなどです。 これはすべて、これと同様の変換を実際のインターコムとして使用する可能性を排除します。
上記の音声伝送オプションの検索により、適切な中間媒体、および音の振動を新しい媒体のパラメータに、またはその逆に定性的に変換する方法を選択する必要が生じます。 さまざまな物理現象と材料の中で、電気信号はこれらの要件に最も適しています。最後に、最新のワイヤレスネットワークで実行される最初の変換について説明します。
最初の変換：音声-電気信号
変換「音の振動-電気信号」を実行するために、ギリシャ語のマイクロ-小さな、バックグラウンド-音から、「マイク」と呼ばれるデバイスが使用されます。
音を電気信号に変換する技術の開発における主要なマイルストーンを説明してみましょう。
1.アレクサンダー・ベルによる液体トランスミッター「液体トランスミッター」
音響-電気変換器の開発が始まったのは彼からであると考えられています。 アレクサンダー・ベルは1876年に実験を行い、わずかな距離で自分の声を有線で伝えることさえできました。
上部にあるホーンに向かって話す必要があり、ホーンに取り付けられたダイアフラムの下部に細い針（またはワイヤ）が取り付けられ、音の振動の影響で動かされました。 下部タンクには少量の酸を含む水の溶液があり（電気伝導率を改善するため）、ダイヤフラムと一緒に移動するときに針が液体に多少浸され、システムの抵抗が変化し、コイルと磁石を備えたデバイスで監視されました。
ソリューションの欠点は肉眼で見える-かさばるデバイス、液体の存在、変換精度の低さです。 これはすべて、商業プロジェクトに実験装置を使用することを許可しませんでしたが、最初は始まりました。
好奇心reader盛な読者は、たとえば、このサイトの推奨事項に従って、そのようなデバイスの再現を試みることができます。 「ベル液体トランスミッター」の製造に関する段階的な推奨事項
2. David Hughesのカーボン（ロッド）マイク
数年後、David Hughesは別のバージョンのマイクロフォンを導入しました。このバージョンでは、カーボンロッドが音から電気への変換器として使用されました。 音響振動の影響下で、石炭ロッドと金属パッドの接触面積が変化し、ロッドの抵抗が比例して変化しました。 このデバイスは、実際の音声伝送のために、すでに実用的な目的で使用されています。 しかし、時代は高度な炭素ベースのソリューション（ヒューズが彼のコアで使用したのと同じ石炭）の到来でした。
3.エジソンのカーボン（パウダー）マイク
このマイクの開発における優位性は、アメリカのエンジニアであるベル、ベルリン、エジソンの間で長い間議論されていましたが、ロシアのエンジニアであるミハルスキーがほぼ同時に同様のデバイスを作ったという証拠もあります。
一般に受け入れられているバージョンによると、エジソンは発明者と見なされ、ベルの研究室は主要な開発者および普及者です（初期のベルリン特許を購入して発明者を雇いましたが、エジソンは法廷で彼の優位性を証明しました）。 このマイクロフォンの動作原理は、石炭が細かく砕かれて、その密度に応じて電気抵抗が変化するという事実に基づいています。 したがって、音波の影響下にある膜は、石炭粉の密度を変化させ、それが通過する電流の特性の変化につながります。 マイクは非常に成功していることが判明したため、19世紀の終わりから21世紀の初めまで、アナログ音声伝送が使用されるデバイスで使用されました（次の部分でデジタルアナログ変換について説明します）。
4.ダイナミックマイクとコンデンサーマイク
技術のさらなる発展により、20世紀の20〜30年代にコンデンサーとダイナミックマイクが開発されました。 コンデンサーマイクでは、コンデンサーの静電容量の変化によって電流のパラメーターが変化します。そのコンデンサーの1つは、音波の影響下で動く膜の形で作られています。
ダイナミックマイクは、固定磁石と、膜に沿って移動する巻線で構成され、電流を生成します。
両方のバージョンのマイクには長所と短所があり、現在ではコンデンサー設計とダイナミック設計の両方が使用されています。 これらのマイクを使用すると、人間の耳には届かないような周波数の音の振動をキャッチできます。したがって、音声を電気信号に変換するという目的では、その機能は十分すぎるほどです。 このデザインを携帯電話のハウジングに収めるだけです。 これを行うために、エンジニアはもう少し頭を打ちました。
5.エレクトレットマイク
携帯電話の一部として使用するマイクの主な要件は、最小サイズと許容可能な変換品質です。 このような目的には、コンデンサーマイクのオプションの1つが最適でした。エレクトレットマイクです。 その中で、1つのライニングはエレクトレット材料でできており、外部の影響を取り除いた後、分極状態を長時間維持することができます。
エレクトレットマイクの最初のモデルはカプセルの形で、すでに携帯電話のハンドセットで使用できます。
微小電気機械システム-MEMSおよび表面実装-SMD
さらなる小型化により、新しいクラスのコンポーネントであるMEMSが実現します。MEMSでは、機械デバイスと電子デバイスが単一のプリント回路基板上に組み合わされます。 その後、プリント回路基板（SMD）の表面技術の出現と開発により、マイクの小型化が最大値に達し、最終的にマイクを厚さ10 mm未満の電話機に収めることができました。
そのため、技術の進歩とエンジニアリングのおかげで、音の振動を電気信号に変換する小型で高品質のデバイスがあります。
これは、セルラーネットワークを介して音声を送信するプロセスにおける音声の最初の変換に過ぎず、次の各ステップでは、ますます高度化する技術デバイスと高度な数学装置が必要になります。 次の部分は、電話内で受信した電気信号を必要に応じて変換することです。これにより、無線で送信するための準備ができます。